Основы физической оптики для инженеров

Предисловие 6 Введение 8 Глава 1. Основы электромагнитной теории света 14 1.1. Система уравнений Максвелла 14 1.2. Вывод дифференциальных уравнений для скалярного и векторного потенциалов электромагнитного поля 16 1.3. Решение дифференциальных уравнений для скалярного и векторного потенциалов 18 1.4. Закон сохранения энергии в электромагнитном поле 21 1.5. Электромагнитное поле в волновой зоне (вдали от излучателя) 23 1.6. Реакция излучения. Ширина спектральной линии 28 1.7. Задачи и примеры 36 Вопросы для самоконтроля 42 Глава 2. Поляризация света 43 2.1. Векторные электромагнитные волны 43 2.2. Гармонические электромагнитные волны 46 2.3. Вектор Джонса 47 2.4. Определение параметров эллипса поляризации 52 2.5. Параметры Стокса. Сфера Пуанкаре 55 2.6. Матрицы Джонса поляризационных элементов 56 2.7. Задачи и примеры 62 2.8. Компьютерное сопровождение главы 65 Вопросы для самоконтроля 67 Глава 3. Прохождение света через границу раздела изотропных сред 69 3.1. Уравнения Френеля 69 3.2. Энергетические коэффициенты отражения и пропускания. Поляризация света при отражении и преломлении 79 3.3. Матричное описание пропускания и отражения 83 3.4. Падение света под углом, большим предельного 84 3.5. Металлооптика 90 3.6. Задачи и примеры 99 3.7. Компьютерное сопровождение главы 103 Вопросы для самоконтроля 106 Глава 4. Оптика анизотропных сред 107 4.1. Описание анизотропной среды 107 4.2. Структура плоской гармонической волны в кристалле 109 4.3. Уравнение Френеля 111 4.4. Лучевой и волновой эллипсоиды Френеля 115 4.5. Лучевая поверхность 118 4.6. Одноосные кристаллы 120 4.7. Двойное лучепреломление 122 4.8. Поляризационные элементы 124 4.9. Искусственная анизотропия 134 4.10. Жидкие кристаллы 137 4.11. Задачи и примеры 139 4.12. Компьютерное сопровождение главы 142 Вопросы для самоконтроля 144 Глава 5. Фотометрия. Законы теплового излучения 146 5.1. Фотометрия 146 5.2. Законы теплового излучения 165 5.3. Задачи и примеры 174 5.4. Компьютерное сопровождение главы 181 Вопросы для самоконтроля 181 Глава 6. Дисперсия света 183 6.1. Классическая осцилляторная модель среды 183 6.2. Дисперсия и поглощение света линейной изотропной среды 185 6.3. Дисперсия в области высоких частот 189 6.4. Дисперсия газов в области низких частот 190 6.5. Дисперсия бесцветных оптических стёкол 192 6.6. Распространение светового импульса в диспергирующей среде 193 6.7. Волновое число k(ω) в диспергирующей непроводящей среде 197 6.8. Среда с дисперсией первого порядка 198 6.9. Среда с дисперсией второго порядка. Дисперсия групповых скоростей 201 6.10. Дисперсионное расплывание импульса 203 6.11. Задачи и примеры 204 6.12. Компьютерное сопровождение главы 209 Вопросы для самоконтроля 210 Глава 7. Дифракция света 211 7.1. Теория дифракции Френеля 211 7.2. Векторная диаграмма дифракции Френеля 217 7.3. Случаи применения теории дифракции Френеля 218 7.4. Теория дифракции Кирхгофа 224 7.5. Дифракция Фраунгофера на амплитудных и фазовых транспарантах 235 7.6. Задачи и примеры 256 7.7. Компьютерное сопровождение главы 260 Вопросы для самоконтроля 262 Глава 8. Интерференция света 263 8.1. Двухлучевая интерференция 264 8.2. Стоячие волны 281 8.3. Деление амплитуды 285 8.4. Многолучевая интерференция 296 8.5. Задачи и примеры 306 8.6. Компьютерное сопровождение главы 312 Вопросы для самоконтроля 316 Глава 9. Интерференция и дифракция частично когерентного света 317 9.1. Пространственная и временная когерентность 317 9.2. Комплексное представление вещественных полихроматических полей 318 9.3. Пространственная и временная когерентность световых пучков 323 9.4. Временная когерентность 329 9.5. Пространственная когерентность 341 9.6. Задачи и примеры 350 9.7. Компьютерное сопровождение главы 357 Вопросы для самоконтроля 358 Глава 10. Квантовая теория излучения 359 10.1. Общие положения квантовой оптики 359 10.2. Квантовая теория излучения 363 10.3. Вероятностный метод анализа квантовых систем 369 10.4. Прохождение излучения через вещество 373 10.5. Структурные схемы лазера и лазерного усилителя 382 10.6. Задачи и примеры 383 Вопросы для самоконтроля 388 Приложение № 1. Основные формулы векторного анализа 389 Приложение № 2. Отрицательный показатель преломления. Метаматериалы 393 Приложение № 3. Дифракция света на диафрагмах с прямолинейными образующими 400 Приложение № 4. Дифракционные решетки в спектральных приборах 406 Приложение № 5. Оптическая левитация. Лазерный пинцет 412 Приложение № 6. Компьютерное сопровождение 417 Список литературы 419